Generation of epithelial-stromal assembloids as an advanced in vitro model of impaired adenomyosis-related endometrial receptivity

Abstract

Objective

To create a novel, more advanced in vitro model of human endometrium, using so-called assembloids, looking to explore endometrial receptivity in adenomyosis.

Design

Evaluation of assembloid responsiveness to hormonal stimulation by immunohistochemistry, enzyme-linked immunosorbent assay, and scanning electron microscopy.

Subjects

Twelve women, six of whom were affected by adenomyosis.

Exposure

Organoids (in the form of glandular fragments) and stromal fibroblasts were collected from endometrial biopsies. The two populations were combined inside an extracellular matrix to create 3D assembloids, which were then exposed to hormonal stimulation (β-estradiol for 48 hours, followed by β-estradiol/progesterone/cyclic adenosine monophosphate for 72 hours) to mimic the window of implantation.

Main Outcome Measure(s)

Glycodelin, leukemia inhibitory factor (LIF), and homeobox A10 (HOXA10) expression, prolactin secretion, and pinopode development.

Result(s)

Endometrial organoids and stromal cells were successfully isolated from women with and without adenomyosis and combined to generate the assembloid model. On stimulation, assembloids from both groups acquired a more secretory phase-like phenotype, as demonstrated by histology, and were shown to be positive for glycodelin, LIF, and HOXA10 by immunohistochemistry. Adenomyotic assembloids expressed significantly lower levels of LIF and HOXA10 within the stromal compartment after stimulation than did healthy assembloids in the same condition. Enzyme-linked immunosorbent assay revealed prolactin secretion in vitro, showing an upward trend in hormonally treated assembloids from both healthy and affected women. By scanning electron microscopy, fully formed pinopodes were discerned on the epithelial surface of healthy assembloids after stimulation, but they were absent in case of adenomyosis.

Conclusion(s)

Primary assembloids can be generated from endometrial biopsies from both healthy subjects and women affected by adenomyosis. These assembloids are amenable to hormonal stimulation and mimic secretory phase-specific characteristics of endometrial tissue in vivo, including glycodelin, LIF, and HOXA10 expression, and pinopode formation. Assembloids from adenomyosis appear to be less sensitive to hormonal treatment, showing reduced expression of LIF and HOXA10 in the stromal compartment and failing to form pinopodes. All in all, endometrial assembloids may serve as an advanced preclinical model of adenomyosis-related impaired endometrial receptivity, opening up new horizons in understanding and treating the condition.

Título

Generación de asembloides epiteliales-estromales como modelo avanzado in vitro de receptividad endometrial alterada relacionada con adenomiosis

Objetivo

Crear un nuevo modelo in vitro más avanzado del endometrio humano, utilizando los denominados asembloides, con el fin de explorar la receptividad endometrial en la adenomiosis.

Diseño

Evaluación de la respuesta de los asembloides a la estimulación hormonal mediante inmunohistoquímica, ensayo inmunoabsorbente ligado a enzimas y microscopía electrónica de barrido.

Entorno

Unidad de investigación universitaria en ginecología.

Paciente(s)

Doce mujeres, seis de las cuales presentaban adenomiosis.

Intervención (es)

Se obtuvieron organoides (en forma de fragmentos glandulares) y fibroblastos estromales de biopsias endometriales. Las dos poblaciones se combinaron dentro de una matriz extracelular para crear asembloides 3D, que luego se expusieron a estimulación hormonal (beta-estradiol durante 48 horas, seguido de beta-estradiol/progesterona/monofosfato de adenosina cíclico durante 72 horas) para imitar la ventana de implantación.

Principales medidas de resultados

Expresión de glicodelina, factor inhibidor de leucemia (LIF) y homeobox A10 (HOXA10), secreción de prolactina y desarrollo de pinópodos.

Resultado(s)

Se aislaron con éxito organoides endometriales y células estromales de mujeres con y sin adenomiosis y se combinaron para generar el modelo de ensamble. Tras la estimulación, los asembloides de ambos grupos adquirieron un fenotipo más parecido a la fase secretora, como se demostró mediante histología, y se demostró que eran positivos para glicodelina, LIF y HOXA10 mediante inmunohistoquímica. Los asembloides adenomióticos expresaron niveles significativamente más bajos de LIF y HOXA10 dentro del compartimento estromal después de la estimulación que los asembloides sanos en la misma condición. El ensayo inmunoabsorbente ligado a enzimas reveló secreción de prolactina in vitro, mostrando una tendencia ascendente en los asembloides tratados hormonalmente tanto de mujeres sanas como afectadas. Mediante microscopía electrónica de barrido, se discernieron pinópodos completamente formados en la superficie epitelial de los asembloides sanos después de la estimulación, pero estaban ausentes en el caso de la adenomiosis

Conclusión(es)

Los asembloides primarios pueden generarse a partir de biopsias endometriales tanto de sujetos sanos como de mujeres afectadas por adenomiosis. Estos asembloides son susceptibles a la estimulación hormonal e imitan las características específicas de la fase secretora del tejido endometrial in vivo, incluida la expresión de glicodelina, LIF y HOXA10, y la formación de pinópodos. Los asembloides de la adenomiosis parecen ser menos sensibles al tratamiento hormonal, mostrando una expresión reducida de LIF y HOXA10 en el compartimento estromal y no formando pinópodos. En general, los asembloides endometriales pueden servir como un modelo preclínico avanzado de receptividad endometrial alterada relacionada con la adenomiosis, abriendo nuevos horizontes en la comprensión y el tratamiento del trastorno.